Tartalom
Képzelje el ezt: Le kell csavaroznia egy csavart egy fa deszkáról. Megtalálja a megfelelő méretű csavarkulcsot, és rögzítse a csavarhoz. A csavarkulcs meglazításához meg kell tartania a fogantyút, és meg kell húznia, vagy tolnia kell a csavarkulcsra merőleges irányba. A csavarkulcs irányának mentén történő nyomás nem fog nyomatékot kifejteni a csavarra, és nem fog meglazulni.
A nyomaték az a hatás, amelyet azon erőkből számítanak, amelyek befolyásolják a forgásmozgást, vagy forgást okoznak egy tengely körül.
Általános nyomatékfizika
A nyomaték meghatározásának képlete, τ jelentése τ = r × F, ahol r a kar karja és F az erő. Emlékezik, r, τés F mind vektor-mennyiségek, tehát a művelet nem skaláris szorzás, hanem egy vektor keresztterméke. Ha a szög, θ, a karkar és az erő között ismert, akkor a nyomaték nagysága kiszámítható τ = r F sin (θ) értékkel.
A standard vagy SI nyomaték mértékegység Newton méter, vagy Nm.
A nettó nyomaték azt jelenti, hogy a kapott nyomatékot kiszámítják a n különböző hozzájáruló erők. És így:
Sigma ^ n_i vec { tau} = Sigma ^ n_i r_i F_i sin ( theta)Csakúgy, mint a kinematikában, ha a nyomatékok összege 0, akkor a tárgy forgási egyensúlyban van, vagyis nem gyorsul, se nem lassul.
A nyomatékfizika szókincse
A nyomaték egyenlet elakad, és fontos információkat tartalmaz a nyomaték előállításáról és a nettó nyomaték kiszámításáról. Az egyenletben szereplő feltételek megértése elősegíti az általános nettó nyomaték kiszámítását.
Először, a forgástengely az a pont, amelyen a forgás megtörténik. A csavarkulcs nyomatékának példája esetében a forgástengely a csavar közepén volt, mivel a csavarkulcs a csavar körül forog. A fűrész esetében a forgástengely a pad közepén helyezkedik el, ahol a lengőtest helyezkedik el, és a fűrész végén lévő gyermekek nyomatékot alkalmaznak.
Ezután a forgástengely és az alkalmazott erő közötti távolságot emelőkarnak nevezzük. A karkar meghatározása bonyolult lehet, mivel ez egy vektormennyiség, tehát potenciálisan sok lehetséges karkar létezik, de csak egy helyes.
Végül: a cselekvési vonal egy képzeletbeli vonal, amelyet az alkalmazott erő meghosszabbíthat a kar karjának meghatározása érdekében.
Példa a nyomaték kiszámítására
A legtöbb fizikai probléma elindításának legjobb módja annak, hogy képet készítsen a helyzetről. Időnként ezt a képet szabad testdiagramnak (FBD) írják le, ahol rajzolják azt a tárgyat, amelyre az erők hatnak, és az erők nyilakként vannak meghúzva, irányukkal és nagyságukkal megjelölve. Az FBD-hez hozzáadandó további fontos információk a koordinátatengelyek és a forgástengely.
A nettó nyomaték megoldásához kritikus a pontos szabad test diagramja.
1. lépés: Rajzolja meg az FBD-t, és foglaljon bele egy koordinátatengelyt. Jelölje meg a forgástengelyt.
2. lépés: Rajzolja meg az összes erőt, amely a testre hat, és a megadott információk segítségével határozza meg pontosan az erőket a forgástengelyhez viszonyítva.
3. lépés: A karkar meghatározása (ami valószínűleg a problémában szerepel), nyújtsa ki az akcióvonalat az erőtől úgy, hogy a karkart a forgás tengelyén keresztül húzhassa és az erőre merőlegesen húzza.
4. lépés: A probléma adatai információt nyújthatnak a karkar és az erő közötti szögről úgy, hogy kiszámítható legyen a nyomatékhoz való hozzájárulás: τén = rén Fén sin (θén).
5. lépés: Összeadja az N erő minden egyes hozzájárulását a nettó nyomaték meghatározásához.